(57)【要約】【課題】  本装置が正常に動作しているか否かの情報を、低消費電力で受信側に伝達可能な無線送信装置を提供する。【解決手段】  人感センサ部１と、Ｈｚオーダの周波数で発振動作を常時行う低速発振回路２ａと、ＭＨｚオーダの周波数で発振動作を行う高速発振回路２ｂと、低速発振回路２ａの発振によって計時を行うタイマ回路２ｃと、高速発振回路２ｂの発振に同期してアンテナ３を介したデータ送信を行う無線送信部２ｄとを備え、高速発振回路２ｂは、人感センサ部１からの人体検知トリガ信号によって発振動作を開始し、無線送信部２ｄが高速発振回路２ｂの発振に同期して人体検知データ信号を送信した後に発振動作を停止し、さらにタイマ回路２ｃが計時する一定時間毎に発振動作を開始し、無線送信部２ｄが高速発振回路２ｂの発振に同期して定期送信データ信号を送信した後に発振動作を停止する。【選択図】図１
2010124137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イベント発生時に第１のトリガ信号を出力するトリガ出力手段と、
所定の周波数で発振動作を常時行う低速発振回路と、
低速発振回路の発振によって一定時間の計時を行い、一定時間毎に第２のトリガ信号を出力するタイマ回路と、
低速発振回路より高い周波数で発振動作を行う高速発振回路と、
高速発振回路の発振に同期してデータ送信を行う無線送信手段とを備え、
高速発振回路は、第１のトリガ信号によって発振動作を開始し、無線送信手段が第１のトリガ信号に基づくデータ送信を高速発振回路の発振に同期して行った後に発振動作を停止し、さらに第２のトリガ信号によって一定時間毎に発振動作を開始し、無線送信手段が本装置の状態を示すデータ送信を高速発振回路の発振に同期して行った後に発振動作を停止する
ことを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
本装置の駆動電源として、光の照射によって光起電力を生じる太陽電池と、当該太陽電池の光起電力を用いて充電される二次電池とを備えることを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記本装置の状態を示すデータは、本装置の駆動電源の状態を示すデータであることを特徴とする請求項１または２記載の無線送信装置。
【請求項４】
前記本装置の状態を示すデータは、本装置の駆動電源の電圧を示すデータであり、駆動電源の電圧を所定の閾値と比較する比較手段と、駆動電源の電圧が所定の閾値より小さければ電源電圧の低下を報知する報知手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の無線送信装置。
【請求項５】
前記高速発振回路は、前記トリガ出力手段が所定の期間内に第１のトリガ信号を複数回出力した場合、当該所定の期間内における最初の第１のトリガ信号に基づく発振動作のみを開始することを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の無線送信装置。
【請求項６】
前記低速発振回路は、周波数が可変である発振回路で構成されることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の無線送信装置。
【請求項７】
前記トリガ出力手段は、所定の対象を検知して検知信号を出力するセンサ部であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の無線送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、データ信号を無線信号で送信する無線送信装置は、送信タイミングを設定する発振回路を具備しており、この発振回路はＭＨｚオーダの高速発振を行う水晶発振器等で構成されている。
【０００３】
そして、無線送信装置は、センサ検知時やスイッチ操作時等にトリガ信号が入力されたときに、上記高速発振回路の発振に同期してデータの送信動作を行うのであるが、センサ検知やスイッチ操作等をトリガとした場合、一般的に、トリガ信号を検知して送信動作を行っている時間よりも、トリガ信号を待っている時間（待機期間）のほうが長い。したがって、電池電源の長寿命化を図るために無線送信装置の低消費電力化を実現するためには、送信時の消費電力だけでなく、待機期間における消費電力を低く抑えることが重要となる。
【０００４】
特に、上記のようなＭＨｚオーダの高速発振を行う高速発振回路は、通常数百μＡ以上の電流を消費している。そこで、この高速発振回路が発振動作を行う期間を、トリガ入力後からデータ送信を終了するまでの期間に限定し、データ送信を終了してから次回のトリガ入力までの待機期間は、高速発振回路が発振動作を行わないようにして、待機期間における消費電力を低く抑えた無線送信装置が提案された（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−５８２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような無線送信装置では、センサ検知やスイッチ操作等のトリガ入力時にのみデータ送信するので、待機期間が長い場合に、受信側では当該送信装置が正常に動作しているか否かを判断することが困難であった。
【０００６】
そこで、センサ部の検知信号の有無に関わらず、定期的に（例えば１時間に１回）ダミー信号等を送信することによって、当該送信装置が正常に動作していることを受信側に伝達する構成が考えられた。
【０００７】
定期的にデータ送信するためには、発振回路が発振動作を常時行い、この常時行われる発振によって定期的な送信間隔を計時する必要がある。しかしながら、無線送信装置の性能として、小型の電池で長時間動作させるために低消費電力化が求められている近年の傾向に対し、定期的なデータ送信のために上記のような高速発振回路を常時動作させると消費電力が大きくなり、電池の短寿命化や、電池サイズの大型化の要因となってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、本装置が正常に動作しているか否かの情報を、低消費電力で受信側に伝達可能な無線送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、イベント発生時に第１のトリガ信号を出力するトリガ出力手段と、所定の周波数で発振動作を常時行う低速発振回路と、低速発振回路の発振によって一定時間の計時を行い、一定時間毎に第２のトリガ信号を出力するタイマ回路と、低速発振回路より高い周波数で発振動作を行う高速発振回路と、高速発振回路の発振に同期してデータ送信を行う無線送信手段とを備え、高速発振回路は、第１のトリガ信号によって発振動作を開始し、無線送信手段が第１のトリガ信号に基づくデータ送信を高速発振回路の発振に同期して行った後に発振動作を停止し、さらに第２のトリガ信号によって一定時間毎に発振動作を開始し、無線送信手段が本装置の状態を示すデータ送信を高速発振回路の発振に同期して行った後に発振動作を停止することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、低周波数で発振動作を行う低速発振回路の消費電流は、高周波数で発振動作を行う高速発振回路に比べて小さく、タイマ回路による送信タイミングの計時を低消費電力で実現できる。したがって、無線送信装置が正常に動作しているか否かの情報を、低消費電力で受信側に定期的に伝達することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、本装置の駆動電源として、光の照射によって光起電力を生じる太陽電池と、当該太陽電池の光起電力を用いて充電される二次電池とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、受信側への定期送信を低消費電力で行うことができるので、本装置で消費される電力量が、太陽電池によって供給可能な電力量より少なくなるように容易に設計できる。したがって、太陽電池の能力、二次電池の耐用年数、イベント発生および定期送信の頻度による限界はあるものの、電池交換をすることなく殆ど永続的にデータ信号を送信する構成が容易に実現可能となる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記本装置の状態を示すデータは、本装置の駆動電源の状態を示すデータであることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、電池電圧等の駆動電源の状態を受信側に報知し、電池交換または充電を促すことによって、電池切れによる無線送信装置の動作停止を防止できる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記本装置の状態を示すデータは、本装置の駆動電源の電圧を示すデータであり、駆動電源の電圧を所定の閾値と比較する比較手段と、駆動電源の電圧が所定の閾値より小さければ電源電圧の低下を報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、電池電圧の低下を送信側からユーザに報知し、電池交換または充電を促すことによって、電池切れによる無線送信装置の動作停止を防止できる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記高速発振回路は、前記トリガ出力手段が所定の期間内に第１のトリガ信号を複数回出力した場合、当該所定の期間内における最初の第１のトリガ信号に基づく発振動作のみを開始することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、第１のトリガ信号が連続して複数回出力された場合でも、高速発振回路が不要な発振動作を行うことなく、低消費電力化をさらに図ることができる。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、前記低速発振回路は、周波数が可変である発振回路で構成されることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、タイマ回路が計時する一定時間を調整でき、定期送信の時間間隔を任意に設定できる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかにおいて、前記トリガ出力手段は、所定の対象を検知して検知信号を出力するセンサ部であることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、人体検知等のセンサの検知結果によってトリガ信号を生成できる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明では、本装置が正常に動作しているか否かの情報を、低消費電力で受信側に伝達することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の無線送信装置Ａ１のブロック構成を示し、無線送信装置Ａ１は、検知対象である人体を検知して人体検知トリガ信号（第１のトリガ信号）を出力する焦電センサからなる人感センサ部１と、送信データを生成し、アンテナ３を介して無線信号として送信する送信制御部２と、各部の駆動電源である一次電池４と、一次電池４の電池電圧を所定の閾値と比較する比較部５と、ＬＥＤ素子を具備した表示部６とで構成される。
【００２６】
送信制御部２は、ＣＲ発振器等で構成されてＨｚオーダの周波数で発振動作を常時行う低速発振回路２ａと、水晶発振器等で構成されてＭＨｚオーダの周波数で発振動作を行う高速発振回路２ｂと、低速発振回路２ａの発振によって計時を行い、一定時間毎に定期送信トリガ信号（第２のトリガ信号）を出力するタイマ回路２ｃと、高速発振回路２ｂの発振に同期してデータ送信を行う無線送信部２ｄとを備える。
【００２７】
人感センサ１が人体を検知していない待機期間では、高速発振回路２ｂは発振動作を停止し、低速発振回路２ａのみが発振動作を常時行っている。そして、人感センサ部１が人体を検知すると、高速発振回路２ｂおよび無線送信部２ｄへ人体検知トリガ信号を出力し、高速発振回路２ｂは、人体検知トリガ信号を受けて発振動作を開始し、ＭＨｚオーダで発振動作を行う。人体検知トリガ信号を入力された無線送信部２ｄは、高速発振回路２ｂの発振信号に同期して人体検知データ信号を生成し、アンテナ３を介して送信する。この人体検知データ信号は、人体検知ありを示す信号である。
【００２８】
そして、無線送信部２ｄが人体検知データ信号の送信を完了すると、高速発振回路２ｂは発振動作を停止する。すなわち、人体検知のデータ送信を終了してから次回の人体検知トリガ信号が発生するまでの待機期間は、高速発振回路２ｂが発振動作を行わず、低速発振回路２ａのみが発振動作を行うことで、待機期間における消費電力を低く抑えている。
【００２９】
また、タイマ回路２ｃは、低速発振回路２ａの発振信号を用いて、予め設定された一定の時間Ｔａを計時し、時間Ｔａ毎に定期送信トリガ信号を高速発振回路２ｂおよび無線送信部２ｄへ出力する。定期送信トリガ信号を入力された高速発振回路２ｂは発振動作を開始し、ＭＨｚオーダで発振動作を行う。定期送信トリガ信号を入力された無線送信部２ｄは、高速発振回路２ａの発振信号に同期して定期送信データ信号を生成し、アンテナ３を介して送信する。この定期送信データ信号は、本装置の状態を示す信号である。
【００３０】
そして、無線送信部２ｄが定期送信データ信号の送信を完了すると、高速発振回路２ｂは発振動作を停止する。すなわち、定期送信を終了してから次回の定期送信トリガ信号が発生するまでの待機期間は、高速発振回路２ｂが発振動作を行わず、低速発振回路２ａのみが発振動作を行うことで、待機期間における消費電力を低く抑えている。
【００３１】
上記定期送信データ信号は、予め決められた生存信号として構成してもよいが、駆動電源である一次電池４の電圧情報で構成してもよい。すなわち、比較部５が、一次電池４の電圧を所定の閾値と比較し、無線送信部２ｄが、この比較結果に基づいた定期送信データ信号を高速発振回路２ｂの発振信号に同期して生成する。具体的には、電池電圧が閾値以上の場合は電圧正常を示す定期送信データ信号を構成し、電池電圧が閾値未満の場合は電圧低下を示す定期送信データ信号を構成する。
【００３２】
したがって、受信側では、定期送信データ信号を定期的に受信することによって、無線送信装置Ａ１の送信機能が正常に動作していることを把握できる。さらに、定期送信データ信号を一次電池４の電圧情報で構成した場合には、無線送信装置Ａ１の駆動電源の電圧状態も受信側で把握できる。
【００３３】
また、電池電圧が閾値未満の場合は、表示部６がＬＥＤ素子を点灯または点滅させて、電池電圧の低下をユーザに報知し、電池交換を促すことによって、電池切れによる無線送信装置Ａ１の動作停止を防止している。しかし、人感センサ１が人体を検知していないときに表示部６が報知動作を行っても、ユーザに認識される可能性が低いことが考えられる。そこで、人感センサ１が人体を検知して、無線送信部２ｄが人体検知データ信号の送信を完了した直後に表示部６が報知動作を行うことによって、ユーザに認識される可能性が高まる。なお、表示部６によるＬＥＤ素子の点滅動作は、低速発振回路２ａの発振信号に同期して行われる。
【００３４】
また、受信側においても、電圧低下を示す定期送信データ信号を受信した場合は、ＬＥＤ素子を点灯または点滅させて、電値電圧の低下をユーザに報知し、電池交換を促す。
【００３５】
低速発振回路２ａの構成例として図２に示すＣＲ発振器がある。３個のインバータ素子ＩＣ１〜ＩＣ３を直列接続し、インバータ素子ＩＣ３の出力からインバータ素子ＩＣ１の入力に向かって抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路を接続し、インバータ素子ＩＣ２の出力と抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点との間にコンデンサＣ１を接続して構成され、インバータ素子ＩＣ３の出力電圧Ｖｄが発振信号として出力される。低速発振回路２ａの発振信号の発振周波数ｆａは、
ｆａ=１/（２．２×Ｃ１×Ｒ１）    ………    （１）
で表され、抵抗Ｒ２は保護抵抗として機能している。
【００３６】
図３（ａ）〜（ｄ）は、図２に示す低速発振回路２ａの各部の波形を示しており、図３（ａ）に示す抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との接続中点における電圧Ｖａは、図３（ｄ）に示す発振信号Ｖｄ（インバータ素子ＩＣ３の出力電圧）を抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１に充電した電圧波形であり、図３（ｂ）に示すインバータ素子ＩＣ１の入力電圧Ｖｂは、電圧Ｖａと略同様の波形となる。そして、入力電圧Ｖｂがインバータ素子ＩＣ１，ＩＣ２を通過すると図３（ｃ）に示す矩形波電圧Ｖｃとなり、さらにインバータ素子ＩＣ３を通過すると、矩形波電圧Ｖｃを反転させた図３（ｄ）に示す発振信号Ｖｄとなる。
【００３７】
上記ＣＲ発振器を用いた低速発振回路２ａは、インバータ素子３個（１つのＩＣに組み込み可）、抵抗素子２個、コンデンサ素子１個で簡単且つ低コストで構成できる。さらに、抵抗Ｒ１の抵抗値またはコンデンサＣ１の容量値を可変とすることによって、その発振周波数ｆａを上記（１）式にしたがって調整でき、任意の発振周波数ｆａを得ることができる。したがって、タイマ回路２ｃが計時する時間Ｔａを調整でき、定期送信の時間間隔を任意に設定できる。ＣＲ発振器は、水晶発振器に比べて発振周波数の安定性が劣るが、上記のように定期送信データの送信タイミングには時間的な精度は求められないため、低速発振回路２ａに用いるにあたっては問題とならない。さらに、水晶発振器等で構成されてＭＨｚオーダの周波数で発振動作を行う高速発振回路２ｂでは、通常数百μＡ以上の電流を消費しているが、ＣＲ発振器等で構成されてＨｚオーダの周波数で発振動作を行う低速発振回路２ａの消費電流は数百ｎＡ程度であり、定期送信データの送信タイミングの計時を低消費電力で実現できる。すなわち、無線送信装置Ａ１が正常に動作しているか否かの情報を、低消費電力で受信側に定期的に伝達することができる。
【００３８】
次に、図４（ａ）〜（ｃ）は、無線送信部２ｄが送信するデータ信号（人体検知データ信号、定期送信データ信号）の構成を示す。無線送信部２ｄは、４ＧＨｚ近辺の帯域に生成された１ｎｓ以下の極短パルスによる低速ＵＷＢ（Ultra Wide Band）方式でデータ信号を送信するものである。
【００３９】
そして、図４（ａ）に示すデータ信号Ｄ０は図４（ｂ）に示すデータフレームを構成しており、そのデータフレームの先頭部分には、極短パルスが存在するタイミングを検知できるように、パルスが連送されるパルス信号同期用のパターンＤ１が設けられている。受信側ではこの同期用のパターンＤ１を検知することで、データ信号受信処理における同期をとることができる。そして、同期用のパターンＤ１に続いて本体データＤ２が送信される。本体データＤ２は、人体検知データ信号であれば人体が検知されたことを表し、定期送信データ信号であれば一次電池４の電圧情報を表す。また、人体検知データ信号Ｄ０を構成する極短パルスは図４（ｃ）に示され、その送信周期Ｔｂは高速発振回路２ｂの発振信号に同期している。
【００４０】
上記４ＧＨｚ近辺の帯域を利用する低速ＵＷＢは、センサネットワーク等への応用が期待されているが、スペクトラムマスク等の規格は国によって異なる。欧州では、低速ＵＷＢに対してＬＤＣ（Low Duty Cycle）という条件が設定されており、データ信号の出力時間などに以下のような制限が設けられている。
・バースト長Ｔｏｎ    ：５ｍｓ以下
・バースト間隔        ：平均３８ｍｓ以上（平均時間１ｓ）
・総停波時間Ｔｏｆｆ  ：１ｓあたり９５０ｍｓ以上
・総送信時間          ：１ｓあたり５％未満、および１時間あたり０．５％未満
なお、図４（ａ）中において、バースト長Ｔｏｎはデータ信号Ｄ０の時間幅であり、総停波時間Ｔｏｆｆは、データ信号Ｄ０を送信完了してから次のデータ信号Ｄ０を送信開始するまでの時間幅である。
【００４１】
そこで上記ＬＤＣの条件を満足するために、本実施形態では、タイマ回路２ｃが、低速発振回路２ａの発振によって総停波時間Ｔｏｆｆ＝９５０ｍｓの計時を行う。そして、高速発振回路２ｂは、総停波時間Ｔｏｆｆの期間中に、人感センサ部１から人体検知トリガ信号を１乃至複数回受信しても、この人体検知トリガ信号は無視して、発振動作を開始しない。すなわち、図４（ａ）に示す期間Ｔｓ＝［バースト長Ｔｏｎ＋総停波時間Ｔｏｆｆ］において、人感センサ部１が人体検知トリガ信号を複数回出力した場合、高速発振回路２ｂは、この期間Ｔｓ内で最初に出力された人体検知トリガ信号のみによって発振動作を開始する。したがって、人体検知トリガ信号が連続して複数回出力された場合でも、高速発振回路２ｂが不要な発振動作を行うことなく、低消費電力化をさらに図ることができる。
【００４２】
（実施形態２）
図５は、本実施形態の無線送信装置Ａ２のブロック構成を示し、無線送信装置Ａ２は、駆動電源として、太陽電池７と充電部８と二次電池９とを備えており、他の構成は実施形態１と同様であって説明は省略する。
【００４３】
太陽電池７は、蛍光灯の照明でも効率が低下しにくいアモルファス太陽電池等が用いられ、光の照射によって光起電力を生じる。充電部８は、太陽電池７で発生した起電力を所定電圧にまで昇圧して二次電池９を充電し、二次電池９から本装置の各部へ電源を供給する。
【００４４】
そして、タイマ回路２ｃが計時する時間Ｔａ毎に、比較部５が二次電池９の電圧を所定の閾値と比較し、無線送信部２ｄが、この比較結果に基づいた定期送信データ信号を高速発振回路２ｂの発振信号に同期して生成する。
【００４５】
また、二次電池９の電池電圧が閾値未満の場合は、表示部６がＬＥＤ素子を点灯または点滅させて、電池電圧の低下をユーザに報知し、二次電池９の充電を促す。さらに、受信側においても、電圧低下を示す定期送信データ信号を受信した場合は、ＬＥＤ素子を点灯または点滅させて、電値電圧の低下をユーザに報知し、二次電池９の充電を促す。
【００４６】
さらに、無線送信装置Ａ２は、実施形態１と同様に低消費電力化を図っているので、本装置で消費される電力量が、太陽電池７によって供給可能な電力量より少なくなるように容易に設計できる。したがって、太陽電池７の能力、二次電池９の耐用年数、人体検知および定期送信の頻度による限界はあるものの、電池交換をすることなく殆ど永続的にデータ信号を送信する構成が容易に実現可能となる。
【００４７】
なお、上記実施形態１，２では、トリガ出力手段として、人体検知というイベント発生時に人体検知トリガ信号を出力する人感センサ１を用いたが、ユーザ操作というイベント発生時に操作トリガ信号を出力する押ボタンスイッチ等のスイッチをトリガ出力手段として用いてもよい。また、トリガ出力手段としては上記に限定されず、イベント発生時にトリガ信号を出力するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態１の無線送信装置のブロック構成を示す図である。
【図２】同上の低速発振回路の構成を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）同上の低速発振回路の各部の電圧波形を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）同上のデータ信号の構成を示す図である。
【図５】実施形態２の無線送信装置のブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ａ１  無線送信装置
１  人感センサ部
２  送信制御部
２ａ  低速発振回路
２ｂ  高速発振回路
２ｃ  タイマ回路
２ｄ  無線送信部
３  アンテナ
４  一次電池
５  比較部
６  表示部
【図１】
2010124137.tif 000003
【図２】
2010124137.tif 000004
【図３】
2010124137.tif 000005
【図４】
2010124137.tif 000006
【図５】
2010124137.tif 000007